Kleinste Fehler in Werkstoffen blitzschnell aufspüren

Die Bausteine der modernen Welt leisten immer mehr: Züge fahren schneller, Flugzeuge sind länger in Betrieb, Kraftwerke stillen den steigenden Energiehunger. Feinste Risse in Flügel, Rädern und Generatoren können verheerende Folgen haben. Wissenschaftler der Saar-Uni und des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP) haben eine Ultraschall-Technologie entwickelt, mit der Werkstoffe in Echtzeit untersucht werden können. Diese "Sampling Phased Array" genannte Technik zeigt den Werkstoff dreidimensional in bisher nicht gekannter Auflösung. Die Wissenschaftler präsentieren sie vom 4. bis 8. April am saarländischen Forschungsstand der Hannover Messe (Halle 2, Stand C 44).

Werkstoffe werden immer höher belastet. Damit die Hersteller und Betreiber von Industrieanlagen, Brücken, Flugzeugen, Schiffen und vieler weiterer Dinge auch sicher gehen können, dass ihr Produkt diese hohen Belastungen aushält und nicht etwa kleinste Risse im Bauteil zu Fehlfunktionen führen, müssen sie das Material einer Qualitätsprüfung unterziehen. Bewährt hat sich hier eine Untersuchung mit Ultraschall-Technologie.

Wissenschaftler der Saar-Uni und des Fraunhofer-Instituts für Zerstörungsfreie Prüfverfahren (IZFP) haben diese Technologie nun weiterentwickelt, so dass sie in viel schnellerer Zeit als bisher deutlich höher aufgelöste Bilder des Werkstoffes erzeugen können. "Bei einem herkömmlichen Gerät, einem so genannten konventionellen Phased Array, wird der Werkstoff mit Ultraschall wie mit einem Radarstrahl in abgescannt, was immer Zeitaufwand bedeutet", erklärt Andrey Bulavinov. Er ist maßgeblich an der Entwicklung der neuen Technologie namens "Sampling Phased Array" (Getaktete Gruppenstrahlertechnik) beteiligt. "Nach diesem Prinzip breiten sich die Ultraschallwellen in alle Richtungen aus und werden gleichzeitig von allen Richtungen aus wieder zurückreflektiert. Die Daten werden alle in einer Datenbank gesammelt und in Echtzeit einem Korrelationsprozess unterzogen, den man Synthetic Aperture Focusing Technique (SAFT) nennt. So können wir ein viel aussagekräftigeres, dreidimensionales Bild erzeugen, da der Computer in Echtzeit die optimale Schärfe des gesamten reflektierten Schallfeldes errechnet", erklärt der Ingenieur das Prinzip der Saarbrücker Entwicklung. Somit können die Materialprüfer auch deutlich kleinere Fehler in den untersuchten Materialien feststellen.

Grundsätzlich sei die Technologie für alle denkbaren Branchen interessant, erklärt Christian Boller, Professor für zerstörungsfreie Materialprüfung und Qualitätssicherung an der Universität des Saarlandes und Leiter des IZFP. "Eisenbahnräder, Schiffe, Brücken, Flugzeuge: Alles, was produziert wird, muss einer Qualitätsprüfung unterzogen werden", sagt Ingenieurwissenschaftler Boller. "Denn mit steigendem Ausnutzungsgrad von Werkstoffen und Bauteilen bekommen immer kleinere Schäden eine immer größere Bedeutung", weiß er.

Quelle: idw / Universität des Saarlandes